Rsoft软件(BPM,光束传播法模拟)中文课件(5.6光纤模式转换器)江苏大学陈明阳教授编写 2018最新版

Rsoft软件简介和使用教程

RSOFT使用教程 目录 Rsoft简介 (3) Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5) Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5) Device Layout: 器件结构： (5) Defining Variables 定义变量 (6) Drawing the Structure 画器件结构图 (6) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9) Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10) Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12) Launch Field 激发场 (12) Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12) Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14) Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16) Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17) Lattice layout 晶格布局 (17) Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17) Lattice Customization 定制晶格 (18) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18)

Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19) Launch Set Up 激发场设置 (20) Simulation 模拟 (21) Data Analysis 数据分析 (22) Switching Polarization 改变偏振为TM模 (23) Periodic Boundary Condition Set Up (24) Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 (24) Tutorial 4: PBG Crystal: Defect Mode 教程四：PBG 晶体：缺陷模型 (24)

OptiSystem仿真在光纤通信实验教学中的应用_王秋光_解析

ISSN1672－4305CN12－1352/N实验室科学 LABOＲATOＲYSCIENCE 第18卷第 1期 2015年 2月 Vol. 18No. 1Feb. 2015 OptiSystem 仿真在光纤通信实验教学中的应用 王秋光 , 张亚林 , 胡彩云 , 赵莹琦 (广州大学松田学院电气与汽车工程系 , 广东广州 511370 摘 要 :介绍了光纤通信实验教学中的光纤色散实验、激光器调制频率特性实验、掺铒光纤放大器实验、光 接收机实验与 WDM 系统实验 5个 OptiSystem 仿真实验 , 给出了每个实验项目的仿真模型及模型中的参数设置 , 简要分析了仿真实验结果。 OptiSystem 仿真实验可以反复观察练习 , 节省较高的实验费用 , 有利于学生对光纤通信课程教学中抽象的理论知识的理解 , 在光纤通信实验教学中取得了较好效果。关键 词 :OptiSystem ; 光纤通信 ; 仿真 ; 实验教学中图分类号 :TN929．11; TP391．9 文献标识码 :A doi :10．3969/j．issn．1672－4305．2015．01．008 Application of OptiSystem simulation in experiment teaching of optical fiber communication WANG Qiu －guang , ZHANG Ya －lin , HU Cai －yun , ZHAO Ying －qi (Department of Electrical ＆Automotive Engineering , Guangzhou University Sontian College , Guang-zhou 511370, China

Rsoft软件简介和使用

目录 Rsoft简介 (3) Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5) Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5) Device Layout: 器件结构： (5) Defining Variables 定义变量 (6) Drawing the Structure 画器件结构图 (6) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9) Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10) Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12) Launch Field 激发场 (12) Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12) Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14) Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16) Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17) Lattice layout 晶格布局 (17) Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17) Lattice Customization 定制晶格 (18) Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18) Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19) Launch Set Up 激发场设置 (20)

光纤实验报告--数字光纤通信线路编译码CPLD仿真实验

光纤实验报告--数字光纤通信线路编译码CPLD仿真实验

数字光纤通信线路编译码 CMI实验

班级： 姓名： 一、实验目的： 1．熟悉m序列NRZ码、任意周期码产生原理以及光纤线路CMI编译码原理。 2．初步熟练Altera公司Maxplus II仿真平台的使用。 3．进一步熟悉数字电路设计技巧。 4．基本掌握如何进行CPLD的电路设计与仿真。 5．深入理解光纤线路编译码在光纤通信系统中的实际运用方法。 二、实验内容： 1．学习使用Altera公司Maxplus II仿真平台进行CPLD数字电路的设计与仿真。

2．设计m序列NRZ码产生电路以及光纤线路CMI编译码电路。 m序列: 伪随机序列； NRZ: 不归零码； CMI编码规则: 0码：01； 1码:：00/11 交替； 3．通过CPLD仿真确保上述电路的正确设计。 4．总结光纤线路编译码在光纤通信系统中的实际运用。 三、实验要求: 在MAX+plus II软件仿真环境中， 1．用绘制原理图的方法建立新工程，设计CPLD内部下述电路：15位m序列NRZ码的生成电路； CMI编码电路； CMI编码输入的选择电路：周期15位m序列与由周期15位二进制码表示本组内某学号最后四位（前面可补零）分别选择作为CMI编码输入； CMI译码电路（在实验室条件下使用统一系统时钟，输入为CMI编码输出）。 2．对所做设计完成正确编译。 3．使用仿真环境完成信号波形仿真。CPLD电路仿真的输入输出信号即各测试点数 信号要求如下： 输入：电路的总复位信号：1路（位）； 系统时钟信号（2Mbps）：1路； CMI编码输入的选择信号：1路； 输出：周期15位m序列NRZ码：1路； 周期15位二进制后四位学号：1路； CMI编码输出信号：1路； CMI译码输出信号：1路；

浅谈Rsoft软件在光纤光学教学中的应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2f18351528.html, 浅谈Rsoft软件在光纤光学教学中的应用 作者：刘春兰魏勇苏于东 来源：《理科爱好者(教育教学版)》2018年第02期 【摘要】光学作为理学类专业的一门基础学科，在本科生教育中占有非常重要的地位， 近年来光纤光学已被引入了本科及研究生课堂。本文提出了在光纤光学教学中使用Rsoft软件进行仿真分析，结合该软件的使用特点，采用软件仿真的实验教学方式，将光纤传播理论中难懂的理论知识转变为可视化的图像显示，直观的反应光纤传光特点，帮助学生理解和分析，有效提高教学质量和教学效率。 【关键词】Rsoft；仿真；光纤光学 【中图分类号】G612 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8437（2018）10-0002-02 近年来，光纤技术发展迅速，已广泛应用于通信、生物、化学、医学等各个领域。“光纤光学”是光学专业研究生的专业课，是本科生“高等光学”学科中的主要章节，具体内容涉及了光纤通信、光纤传感、薄膜光学等众多学科，具有内容广泛、理论深厚、知识更新快速、理论与实际紧密联系等特点[1]。 在教学中我们发现，光纤光学成为高等光学学科中最为难懂的一部分内容，因目前的教科书就这部分内容给出长篇大论的理论推导，学生理解十分困难，从而导致失去学习兴趣，影响教学效果。为解决这一实际问题，我们在实验课程中引入Rsoft软件进行仿真教学，将理论分析结果可视化，通过参数设置帮助学生理解数学模型中各个参量的实际意义，使计算结果生动、直观的展示在学生面前，激发学生独立思考的学习兴趣，提高学生逻辑思维和动手能力。此外，通过该仿真软件的学习，还可帮助研究生在学习理论知识之外掌握基本科学研究的理论学习方法，为研究生从事科研项目奠定基础。 1 利用Rsoft进行光纤传感仿真 仿真是指利用数学建模的方法，复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或存在设计中的系统。当光纤技术更新换代快，且光纤作为教学耗材价格昂贵又不易操作时，仿真成为一种有效的教学研究手段。 Rsoft是一款基于先进的有限差分光束传播法的专业软件，高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真，集基于光束传播法的光波导设计、基于时域有限差分法的光波导设计、光子晶体分析设计、衍射光学结构器件分析设计和光栅分析设计等于一身。作为一个基于多种数学分析方法的系统模拟器，Rsoft具有强大的模拟环境、真实的器件和相对简单的操作方式。它的性能可以通过matlab软件或其他可编程软件进行扩展，其用户界面简单，且可调参数明显。 2 仿真实例

光发送机仿真

光发送机的仿真实验 ㈠实验目的： ①学会使用仿真软件进行仿真模信号 ②了解光发机的组成与仿真实验图的构建 ③熟悉光发射机工作原理 ㈡实验原理及结果： 光发送机是一个非常重要组成部分，它的作用是将电信号转化成光信号，并有效地将光信号传入光纤，其核心是光源和其驱动电路。现在广泛应用的有两种半导体光源：发光二极管（LED）、激光二极管（LD）。其中LED输出的是非相干光，频谱宽，入纤功率小，调制速率低：而LD是相干光则与之相反。前者适宜于短距离低速系统，后者适宜于长距离高速系统。 光发送机一般都是由光源、脉冲驱动电路、光调制器组成，图1如下： （图1）

①构建一个外调制激光发射机：光源为频率193.1THZ的激光二极管，同时用仿真软件模拟所需数字信号序列，经过NRZ 脉冲发生器转化成所需电脉冲信号，让该信号通过调制器加载到光波上，成为载有“信息”的光信号。构建图2如下： （图2） ②设计实例，对铌酸型Mach-Zehnder调制的啁啾分析，外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，消除降低系统啁啾量。典型的外调器是由铌酸锂（LiNo3）晶体构成。通过对其外加电压的分析调整而减少其啁啾量，设计图3如下： （图3）

③在图3中，驱动电路1电压改变量▽V1和驱动电路2电压改变量▽V2相同，图4为MZ调制器参数设定窗口，MZ以正交模式工作，其参数调制如下图4： （图4） 其中V1、V2分别为两个驱动电路的的电压，α为啁啾系数：α=（V1+V2）/（V1—V2） 图5为一系列信号脉冲输入时，在2、3口的电压V1=-V2=2.0V 时的波形，根据公式可得图6的结果：

RSoft-仿真软件指导书

RSoft 仿真软件指导书 RSoft是一款非常实用的光波导仿真软件。其中包含了BPM,FDTD,FEM等多种算法，使得它能够适用于各种不同要求场合。本课程主要使用RSoft算法集中的BPM算法对光波导和简单光波导器件进行仿真计算，从而对光在波导中的传输有一定得了解。 一、软件CAD界面： 下载网站上的压缩包，解压缩后运行C:\Program Files\RSoft\bin文件夹中的bcadw32.exe，即出现如下图所示的CAD界面。此界面是定义波导结构和下一步计算的前提。 二、单根波导的仿真： 在软件中，点击左上角的”New Circuit”按钮，如图所示。

点击后弹出基本设置对话框，波导的一些基本特性参数需要在此设定。我们模拟目前光通信系统中应用最为广泛的掩埋型二氧化硅波导（channel型）。波导横截面的尺寸结构为6um*6um，芯层折射率为1.465，包层折射率为1.455（包层和芯层的折射率差为0.01），通信波长为1.55um。基本参数的设定如下图所示（注意，软件中关于长度的单位均为um）：

设置完毕后点击”OK”，进入CAD界面。

首先画一根直波导。点击”Segment mode”（新建文件时默认就是此模式），如上图红圈所示。之后在空白的CAD窗口中某一处单击鼠标左键，在任意另一处再单击左键，即可画出一条波导，如下图所示。

到目前为止，画出的波导是任意的，我们还需要对它进行设置，满足我们设计的要求。将鼠标移动至波导上（红色区域上），再单击鼠标右键，会弹出波导的设置菜单。由于我们只需要仿真普通的直波导，所以大部分设置保持默认即可。主要需要调整波导的位置。在RSoft 软件中，波导位置是由首尾两个坐标确定的，并且BPM计算的光是只沿着z轴传播（即竖直方向），这个是需要特别注意的。具体设置见下图。

光纤通信仿真知识分享

光纤通信仿真

光纤通信仿真实验 光纤模型实验：自相位效应姓名：万方力 学号：2013115030305 班级：1303班 指导老师：胡白燕 院系：计算机科学与技术学院

光纤模型实验：自相位效应 一、实验目的 1、通过进行本次实验，加深光纤结构以及特性的理解，通过实验现象的分析，结合理论知识获得进一步的认识。 2、本次实验是对自相位调制在脉冲传播上的模型进行模拟和验证，是基于光纤性质上的实验，通过本次实验，了解自相位效应的产生及影响，加深光纤相关知识的理解。 二、实验原理 1、光纤的色散特性 色散（Dispersion）是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传输时间不同而产生的一种物理效应。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。 1）模式色散 光纤的模式色散只存在于多模光纤中。每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。 2)材料色散

含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。 3）波导色散 由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。 2、自相位调制 信号光强的瞬时变化引起其自身的相位调制,即自相位调制。 在单波长系统中光强变化导致相位变化时,自相位调制效应使信号频 谱逐渐展宽。这种展宽与信号的脉冲形状和光纤的色散有关。在光纤的正常色散区中,由于色散效应,一旦自相位调制引起频谱展宽,沿着光纤传输 的信号将经历暂时的较大展宽。但在异常色散区,光纤的色散效应和自相 位调制效应可能会相互补偿,从而使信号的展宽小一些。 在一般情况下,SPM效应只在高累积色散或超长系统中比较明显。受色散限制的系统可能不会容忍自相位调制效应。在信道很窄的多通道系统中,由自相位调制引起的频谱展宽可能在相邻信道间产生干扰。 在G.652光纤中的低啁啾强度调制信号的自相位调制效应将引起脉冲的压缩,但同时使传输光谱展宽。采用G.652光纤时,把信道设置在零色散波长附近将有利于减少自相位调制效应的影响。在长距离系统中,这种光 纤可采用以适当间隔作色散补偿的方法来控制自相位调制效应的影响,当然,也可通过减少输入光功率的方法来减少自相位调制效应的影响。

光纤通信实验指导书3

光纤通信实验指导书 南昌工程学院通信工程专业 2014年12月

实验一光发射机的仿真验证与设计 实验目的 1．熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2．利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数，并进行分析。 3. 分析LED和LD的谱宽及P/I特性。 实验原理 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，而成为一系列广泛使用的工具。 OptiSystem允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它的广泛应用包括：物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计；CA TV或者TDM∕WDM网络设计；SONET∕SDH的环形设计；传输器、信道、放大器和接收器的设计；色散图设计；不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（penalty）的评估；放大的系统BER和连接预算计算。 Optisystem环境是一种为利用元件库组建光纤通信系统，利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数，通过数据分析和图形显示来获得最佳的光纤通信系统。Optisystem通过3部分来实现光纤通信系统仿真，即：器件库、光学方案图编辑器、图形演示。 1、器件库 (1) 发射器 发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件，例如半导体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用OptiSystem，用户可以输入测量过的数据来评估速率方程所需的那些参数。

光纤通信实验报告

OptiSystem实验 一、OptiSystem简介 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。 OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。它可广泛应用下列场合： 1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计； 2．CATV或者TDM?WDM网络设计； 3．SONET?SDH的环形设计； 4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计； 5．色散图设计； 6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估； 7．放大系统的BER和连接预算计算。 实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例 一、实验目的 1、掌握软件的简单操作 2、了解软件的元件库 3、掌握建立新的project（新的工作界面） 4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统 5、掌握设置参数 6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据 二、实验过程 1.建立一个新文件。（File>New） 2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局. 3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。（如图1所示） 4．设置连续波激光器参数。 （1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。 （2）在value中输入数据并作评估。 （3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。（如图2所示）

光纤通信仿真

光纤通信仿真实验 光纤模型实验：自相位效应姓名：万方力 学号：2013115030305 班级：1303班 指导老师：胡白燕 院系：计算机科学与技术学院

光纤模型实验：自相位效应 一、实验目的 1、通过进行本次实验，加深光纤结构以及特性的理解，通过实验现象的分析，结合理论知识获得进一步的认识。 2、本次实验是对自相位调制在脉冲传播上的模型进行模拟和验证，是基于光纤性质上的实验，通过本次实验，了解自相位效应的产生及影响，加深光纤相关知识的理解。 二、实验原理 1、光纤的色散特性 色散（Dispersion）是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的传输时间不同而产生的一种物理效应。色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。 1）模式色散 光纤的模式色散只存在于多模光纤中。每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。 2)材料色散 含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。 3）波导色散 由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。

但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。 2、自相位调制 信号光强的瞬时变化引起其自身的相位调制,即自相位调制。 在单波长系统中光强变化导致相位变化时,自相位调制效应使信号频谱逐渐展宽。这种展宽与信号的脉冲形状和光纤的色散有关。在光纤的正常色散区中,由于色散效应,一旦自相位调制引起频谱展宽,沿着光纤传输的信号将经历暂时的较大展宽。但在异常色散区,光纤的色散效应和自相位调制效应可能会相互补偿,从而使信号的展宽小一些。 在一般情况下,SPM 效应只在高累积色散或超长系统中比较明显。受色散限制的系统可能不会容忍自相位调制效应。在信道很窄的多通道系统中,由自相位调制引起的频谱展宽可能在相邻信道间产生干扰。 在G.652光纤中的低啁啾强度调制信号的自相位调制效应将引起脉冲的压缩,但同时使传输光谱展宽。采用G.652光纤时,把信道设置在零色散波长附近将有利于减少自相位调制效应的影响。在长距离系统中,这种光纤可采用以适当间隔作色散补偿的方法来控制自相位调制效应的影响,当然,也可通过减少输入光功率的方法来减少自相位调制效应的影响。 经过自相位调制后，脉冲的波形（即：|E(z,t)|2=|E(z=0,t)|2）不受影响。而相位变化项ΦNL =|E(z=0,t)|2表明经过自相位调制后，脉冲的瞬时 频率相对原先载波的频率ω0已有所改变。频率改变量δω(t)由式子给出： (3.3) )(t t NL ?=δφδω 该频率的改变和时间的关系导致了啁啾声的产生。

综合实验报告LTE仿真实验

综合实验报告—LTE 学号： 姓名： 日期： 2016/2017学年第一学期

实验1 LTE无线接入网设备配置 实验目的： 1. 掌握LTE无线接入网的网元名称及其作用。 2. 掌握实验中各网元的线缆名称及其作用。 实验内容： 1. 完成一个LTE无线接入网站点机房的设备配置。 实验要求： 1. 完成大型城市万绿市A站点机房的设备配置。 实验步骤： 设备配置步骤如下： 1.单击仿真平台中的“设备配置”按钮，然后选择仿真场景中的某站点机房。 2.添加设备：包括BBU、RRU、ANT、PTN、ODF、GPS。 3.连接RRU和ANT。ANT1连接到RRU1，使用“天线跳线”，将ANT1左边1脚和 RRU的1脚，同理将对应的4脚连接起来。因为默认使用的是2×2的天线模式。 注意相互对应，不能连串。 4.连接RRU和BBU。使用“成对LC-LC光纤”，把TX0-RX0~TX2-RX2与RRU1~RRU3 对应连接起来。 5.连接BBU和GPS。使用“GPS馈线”，一端将馈线与GPS连接，另一端连接到BBU的IN 口。 6.连接BBU与PTN。使用“成对LC-LC光纤”，点击设备指示图里的BBU，将光纤接到BBU 的TXRX端口上，另一端连接到设备指示图里的PTN设备槽位1的GE1端口上。 7.连接ODF和PTN。单击ODF进入到ODF架内部，使用“成对LC-FC光纤”，将某市站 点机房和该市汇聚机房连接起来。这里要使用两对LC-FC线，分别连接到PTN的端口3和4口上。 至此，该市某站点机房的设备配置就完成了，从“设备指示图”中可观察到设备间的连接情况。 设备之间连接关系表 图3-1 万绿市核心网设备配置接口使用情况

光纤通信中的色散补偿实验仿真

光纤通信中的色散补偿实验仿真 摘要：本文介绍了，光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法，同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。 关键词：光纤通信色散补偿Optisystem仿真 The Dispersion Compensation In Optical Fiber Communication Yanlong Yuan (Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics, Electronic Science and Technology) Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation 1.概述

RSoft 指导

Rsoft软件使用说明 洪建勋 本说明主要讲解Rsoft软件中Beamprop和Fullwave模块的使用，Beamprop是采用光束传播法来仿真的，Fullwave是采用时域有限差分法来仿真的。具体的算法理论这里不做详细的讲解，可以参考相关的书籍，特别是时域有限差分法，相关的书籍很多。Beamprop和Fullwave模块在同一个环境中运行，因此CAD画图方法基本是一样的。本说明不能成为一个完整的教材，因此这里只对软件做简单的说明，不能面面俱到，描述也尽量简洁，不够清晰之处请结合实际操作理解。本软件也不能对光电子器件的工作原理和设计方法进行讲解，这方面的知识需要参考其他的资料。 1.Rsoft软件安装及界面介绍 1.1 安装 安装完成之后将"bin" 和 'lincenses'文件夹拷贝到安装目录下，覆盖原来的文件夹。 1.2界面介绍 运行软件之后显示如下 包括菜单和快捷按钮，菜单和一般软件的布局功能相似，应该很好理解，说明如下。File：新建、打开、保存、打印、输出GDS2等格式文件。 Edit：复制、粘贴、剪切、旋转、转换成多边形、平坦化。 View：全局视图、放大、缩小。 Option：选项设置、全局设置。 Run：计算 快捷按钮介绍如下。包括基本操作按钮、画图按钮、数据查看与仿真按钮。

下图标注了一些常用的按钮的名称，其他的按钮或是相关的设置很少用到，一般选默认。 1.3坐标系 界面中显示的是X和Z坐标，Y坐标垂直于界面，由里指向外。二维时，y向无穷大， 不需要设置y坐标。

2 CAD画图 两个模块的画图方法是一样的，这里，以BEAmprop为例。 2.1 新建一个文件 点击新建出现下图，主要是选择仿真模块，设置全局参数。 这里需要对全局设置进行说明，每次画一个部件，它的各个参数默认取全部设置中的值。背景折射率是指没有波导的空间的折射率。折射率之差决定了波导的折射率，比如背景折射

光纤通信实验六报告

光电综合设计报告 学号：姓名： 一、课题6： 1、课题要求及技术指标 ①课题名称： EDFA 设计 ②课题任务： 采取不同结构和泵浦波长设计一个EDFA，结构分为同向泵浦，反向泵浦，双向泵浦三类。 ③技术指标： 可选泵浦光源波长为980nm 和1480nm；泵浦光源的功率在10～20dBm，测试输入信号功率为－20dBm。 ④课题要求： 1．在上述条件下要求EDFA 噪声指数小于4.5dB。 2．在满足一定条件下，最大输出功率可达到18dBm，最大增益可达到25dB（两者不要求同时满足）。 3．需要分别比较三种结构下的EDFA 的以下特性，并根据比较结果优化设计： （1）掺铒光纤长度的优化，需要从输出功率、噪声指数、增益三个方面验证； （2）泵浦光源波长（可选择980nm 和1480nm）的优化，需要从输出功率、噪声指数、增益三个方面验证； 4．给出设计图和性能参数比较图，参数取点不少于10 个，参数应具有合理性和可行性。 2、课题分析及设计思路 ①课题分析： 铒纤长度在4～15m 之间取值。 仿真模型中，掺铒光纤选用Default/Amplifiers Library/Optical/EDFA/Erbium Doped Fiber；泵浦光源选用Default/Transmitters Library/Optical Sources/Pump Laser；泵浦光耦合器采用Default/WDM Multiplexers Library/Multiplexers/ Ideal Mux。 ②设计思路： 设计参考反向泵浦EDFA 结构图，参考图如下：

根据下述实验原理，可知同向EDFA Pump Laser 位于与CW Laser 同向的合波器前，而光纤输出端则不设置。同理，双向EDFA就是两侧均放置了Pump Laser。 ③实验原理：掺铒光纤放大器EDFA 1、EDFA的结构和工作原理 图 1 给出了双向EDFA 的原理性光图，其主体是泵浦源和掺铒光纤（EDF）。泵浦源用来提供能量；EDF 作为有源介质，提供反转粒子；波分复用器（WDM）的作用是将泵浦光和信号光混合，然后送入EDF 中，对它的要求是能将信号有效地混合而损耗最小；光隔离器（ISO）的作用是防止反射光对EDFA 的影响，保证系统稳定工作；滤波器的作用是滤除EDFA 的噪声，提高系统的信噪比（SNR），在两级宽带EDFA 中，它还起到增益平坦的作用。EDFA 的泵浦过程需要使用三能级系统（如图 2.3 所示）。实际上基态能级、亚稳态能级和泵浦能级受斯托克斯分裂（Stock Splitting）和热效应的影响，形成了一个近似联系的能带。由于亚稳态能级和基态能级具有一定的宽度，因此EDFA 的放大效应具有一定波长范围。在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光，就可以将大部分处于基态的Er3 +离子抽运到激发态，处于激发态的Er3 + 离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于Er3 +离子在亚稳态能级上寿命较长，因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时，与处于亚稳态的Er3 +离子相互作用发生受激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多，产生信号放大作用。Er3 + 离子处于亚稳态时，除了发生受激辐射和受激吸收以外，还要产生自发辐射（ASE），它造成EDFA 的噪声。图1为EDFA 双向泵浦结构示意图。

光纤通信optisystem实验

光纤通信大作业 1.选择一个你认为合适的方案 供选方案：NRZ、RZ调制格式，直接调制或者外调制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。请选择你认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。并给出相应的理由。 答：选择NRZ调制格式，直接调制，APD管，low pass gauss filter。选择这个方案的理由是：为了使得整个系统得到最好的信噪比，并且保证系统误码率在可接受的范围内。具体理由分析如下： 选择NRZ调制格式，因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性，调制和调解结构简单，在10G和一部分40G系统中得到广泛应用，一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式，通过色散管理和终端可调色散补偿技术，NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。 选择直接调制，因为直接强度调制是用信号直接调制激光器的驱动电流，使其输出功率随信号变化.这种方式设备相对简单，研究较早，现已成熟并商品化.外调制则常用于要求较高的通信系统。 选择APD管，因为由书上的P264页的图8.3可知，PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信，当系统通信数据速率为10G时，PIN灵敏度管不适于应用，我们优选ADP管。 选择low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器），因为low pass rectangular filter（低通矩形响应滤波器）是理想的低通滤波器的模型，在幅频特性曲线上呈现矩形。在现实中，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器）采用时域法测量有效带宽，具有直观、简便的优点，而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。 实验过程： 本次实验中，由NRZ调制格式、直接调制、APD管和low pass gauss filter构成的光纤通信系统。 1）.根据实验要求，连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态，必须在系统外围增加监测及显示装置，将系统运行结果显示出来，便于观察和分析。因此，在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件，可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态和运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示：

光纤通信optisystem实验

光纤通信Zemax、optisystem实验 程佑梁 实验一Zemax仿真设计 实验目的 1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。 2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。 实验原理 启用Zemax，如何键入wavelength，lens data，产生ray fan，OPD，spot diagrams，定义thickness solve以及variables，执行简单光学设计最佳化，即分为以下两个部分。 1、lens data editor 首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE)，什么是LDE呢？它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片，镜片的radius，thickness，大小，位置……等。 然后选取你要的光，在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line 光谱。在第二、三列键入0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.486的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。 再来我们要决定透镜的孔径有多大。既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm)。于是从system menu上选general data，在aper value上键入25，而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。也就是说，entrance pupil的大小就是aperture的大小。 回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。OBJ就是发光物，即光源，STO即aperture stop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按鼠标，可前后加入你要的镜片，于是STO就不是落在第一个透镜上了。

光纤通信仿真实验

光纤通信仿真实验 实验一光通讯系统WDM系统设计 一.实验目的 1. 了解光通讯系统WDM系统的组成； 2. 学会掌握使用optisystem 仿真软件； 二.实验原理 （1）WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方 向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。 （2 ）双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1. 光发射机

光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大 输出。 2. 光中继放大器 经过长距离（80~120km ）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大， 目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。 3. 光接收机 在接收端，光前置放大器(PA)放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。 4. 光监控信道 光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。在发送端插入本节点产生的波长为入s (1550nm )的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出入s (1550nm )波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。 5. 网络管理系统 网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。 (3) OptiSystem 是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem 具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通

光纤通信中的色散补偿实验仿真学习资料

光纤通信中的色散补偿实验仿真

光纤通信中的色散补偿实验仿真 摘要：本文介绍了，光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法，同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。 关键词：光纤通信色散补偿 Optisystem仿真 The Dispersion Compensation In Optical Fiber Communication Yanlong Yuan (Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics, Electronic Science and Technology) Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation 1.概述 目前，光纤线性通信已不能满足现在信息处理传输的要求，因为它存在着三个主要的缺陷：其一是光纤的色散，其二是光纤损耗,其三是非线性。低损耗光纤和掺铒光纤放大器的广泛应用解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题。光纤的色散又能有效抑制四波混频等非线性效应，因此，色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。 受色散的影响，传输速率为10Gbit／s、光脉冲宽度为50ps的系统只能传输40 km。传输速率为80Gbit／s时，传输距离不足2 km。为了兼顾色散和非线性两种要素，人们提出了一种折衷方案，即将光纤的零色散点偏离1．55 u m窗口